簡(jiǎn)析主要封裝技術(shù)類型的變遷史

　　1947 年，美國(guó)電報(bào)電話公司（AT&T）貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一個(gè)晶體管，開(kāi)啟了電子封裝時(shí)代。

　　20 世紀(jì) 50 年代，封裝外殼以3個(gè)引腳的晶體管外形 （Transistor Outline，T0） 金屬-玻璃封裝外殼為主，之后發(fā)展為各類陶瓷、塑料封裝外殼。

　　1958 年，美國(guó)TI公司推出了世界上第一個(gè)集成電路，由此催生了多引腳封裝外殼的出現(xiàn)。

　　20 世紀(jì) 60年代，出現(xiàn)了雙列直插封裝 （ Dual In-line Package， DIP）型陶瓷-金屬引腳封裝，其引腳數(shù)量基本為4~64個(gè)；到了70年代，DIP 已成為中小規(guī)模IC 封裝的系列主導(dǎo)形式。隨著塑封 DIP 的出現(xiàn)，這種封裝在大量使用的民品中被廣泛使用。

　　20 世紀(jì) 70 年代，IC 技術(shù)飛速發(fā)展，在一個(gè)硅片上可集成2^11 ～ 2^16個(gè)元器件，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路 （Large Scale Integration，ISI）。此時(shí)，元器件集成度大幅增加，芯片尺寸不斷擴(kuò)大。

　　20 世紀(jì) 80 年代，隨著表面貼裝技術(shù)（SMT）的出現(xiàn)，與之相應(yīng)的各類表面貼裝元器件 （ Surface Mount Component/Device， SMC/SMD）封裝技術(shù)日益成熟，如無(wú)引腳陶瓷片式載體 （Leadless Ceramic Chip Carrier， LCCC）、塑料有引線片式載體 （Plastic Leaded Chip Carrier， PLCC）和四面引線扁平封裝 （ Quad Flat Package， QFP）等于80年代初已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)。隨著環(huán)氧樹(shù)脂材料性能的不斷提升，使得IC 的封裝密度進(jìn)一步提高，引腳節(jié)距越來(lái)越小，成本降低，更適于批量規(guī)模生產(chǎn)；塑料四面引線扁平封裝 （ Plastic Quad Flat Package，POFP）成為 80 年代IC 的主導(dǎo)封裝類型，其I/O引腳數(shù)最多可達(dá)240個(gè)。同時(shí)，用于SMT的中、小規(guī)模 IC 及 I/O 引腳數(shù)少的LSI 芯片采用小外形封裝 （Small Outline Package， SOP），成為 DIP的“變形”封裝形式。

　　20 世紀(jì)80 年代至90年代，隨著 IC 特征尺寸的減小及集成度的提高，芯片尺寸不斷增大，IC 發(fā)展到超大規(guī)模集成電路 （Very Large Seale Integration Cireuit， VLSI）階段，在一個(gè)硅片上可集成2^16～2^22個(gè)元器件，其 I/O引腳數(shù)達(dá)到數(shù)百個(gè)，甚至上千個(gè)。原有的 QFP 及其他類型的電子封裝已經(jīng)無(wú)法滿足封裝VLSI 的要求，IC 封裝引腳由周邊排列型發(fā)展成矩陣分布型，如針柵陣列 （Pin Grid Array， PGA）封裝和球柵陣列 （Ball Grid Array， BGA）封裝。

　　20 世紀(jì)90年代，美國(guó)開(kāi)發(fā)出微型球柵陣列（uBCA）封裝，日本開(kāi)發(fā)出芯片尺寸封裝 （Chip Scale Pakage， CSP），這兩種封裝的實(shí)質(zhì)是相同的，其封裝面積與芯片面積之比不大于1.2，因此 CSP 解決了芯片小而封裝大的根本矛盾。CSP 可分為引線框架型 （Lead Frame Type）封裝、硬質(zhì)中介轉(zhuǎn)接層型 （Rigid Interposer Type）封裝、軟質(zhì)中介轉(zhuǎn)接層型 （Flexible Interposer Type）封裝、圓片級(jí)封裝（ Wafer Level Package）。同時(shí)，倒裝芯片 （Flip Chip， FC）技術(shù)的使用，再次引發(fā)了IC封裝技術(shù)的更迭。

　　進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)逐漸逼近硅工藝尺寸的極限，半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入“后摩爾定律” 時(shí)代，從過(guò)去著力于圓片制造工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)制造封裝技術(shù)的創(chuàng)新，先進(jìn)封裝技術(shù)得到了空前發(fā)展。出現(xiàn)于 20 世紀(jì)末的多芯片組件（Multi-Chip Module， MCM）封裝、系統(tǒng)級(jí)封裝 （System in Package， SiP）、三維立體（3 Dimension，3D）封裝和芯片尺寸封裝等技術(shù)快速發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用。同時(shí)，系統(tǒng)級(jí)芯片 （System on Chip， SoC）封裝、微機(jī)電系統(tǒng) （Micro Electro Mechanical System， MEMS）封裝、硅通孔 （Through Silicon Via，TSV）技術(shù)、凸點(diǎn)制作（Bumping）、表面活化室溫連接 （Surface AcivatedBonding， SAB） 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新的突破，并已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

　　封裝技術(shù)及外形的發(fā)展緊跟半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)的進(jìn)程，每一代芯片均有與之相匹配的封裝技術(shù)與外形。21世紀(jì)以來(lái)，先進(jìn)封裝技術(shù)得到了快速發(fā)展，如圓片級(jí)（Water Level）封裝、芯片級(jí)（Chip Level）封裝、板級(jí)（Board Level）封裝和系統(tǒng)級(jí)（Syslern Ievel）封裝等。隨著電子器件朝著短、小、輕、薄，且功能更多、集成度更高的方向發(fā)展，電子封裝在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的重要性顯得愈發(fā)突出。

　　編輯：黃飛